钢结构裂纹的修复方法
钢筋结构焊接质量缺陷与处理方法
钢结构焊接质量缺陷及处理方法在钢结构的焊接过程中，如果焊接方法不正确，将会导致钢结构出现缺陷。
钢结构焊接的缺陷主要有裂纹、未熔合及未焊透、气孔、固体夹杂、咬边、焊瘤、飞溅及电弧不稳定。
接下来和大家一起看看这些缺陷是如何形成，又如何处理。
1、裂纹原因：裂纹通常有冷、热之分。
其中，产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等；产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等。
处理办法：应在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹的焊缝金属，进行补焊。
预防措施：对于冷裂纹，应选择抗裂性好的钢材，采用低氢或超低氢、低强的焊条，并控制预热温度、线能量，以降低冷裂纹产生倾向；对于热裂纹，应选择含镍量高的钢材，采用精炼的方法，提高钢材的纯度，降低杂质的含量，并控制焊缝的凹度d小于1mm，降低线能量，以降低热裂纹产生倾向。
2、未熔合及未焊透原因：未熔合及未焊透的产生原因基本相同，主要是工艺参数、措施及坡口尺寸不当，坡口及焊道表面不够清洁或有氧化皮及焊渣等杂物，焊工技术较差等。
处理方法：对于未熔合应铲除未熔合处的焊缝金属后补焊；对于敞开性好的结构的单面未焊透可在焊缝背面直接补焊；对于不能直接补焊的重要焊件应铲去未焊透的金属，重新焊接。
预防措施：焊前应确定坡口形式和装配间隙，并认真清除坡口边缘两侧的污物；合理选择焊接电流、焊条角度及运条速度；对于导热快、散热面积大的焊件，可在焊前预热或焊接的同时用火焰加热，焊缝的起头处与接头处，可选用长弧预热后再焊接；对于要求全焊透的焊缝，应尽量采用单面焊双面成形工艺；避免产生磁偏吹现象，使电弧不偏于一方，保证各处均匀加热。
3、气孔原因：焊接时母材表面有污垢，铁锈、油漆、油渍等；焊条没有烘干，焊条药皮太潮；焊接速度过快，熔化的金属快速凝固而使溶液内气体来不及排出；焊接时操作不当，电弧拉得过长，使得有较多气体溶入金属溶液内；母材材质不佳或用错焊条。
焊接裂纹的分析与处理
焊接裂纹的分析与处理我们在厂修车体、车架、转向架构架时经常会遇到焊缝或母材的裂纹。
我们已经讲过裂纹的判断，判断出裂纹以后就需要对裂纹进行处理。
如果我们在处理之前对裂纹没有一个准确的分析，就不可能制定出最佳的处理方案。
因此必须要对裂纹进行认真的分折。
根据焊接生产中采用的钢材和结构类型不同，可能遇到各种裂纹，裂纹多产生在焊缝上，如焊缝上的纵向裂，焊缝上的横向裂。
也可以产生在焊缝两侧的热影响区，焊缝热影响区的纵向裂，焊接影响的横向裂纹，焊接热影响区的焊缝贯穿裂纹，有时产生在金属表面，有时产生在金属内部，如焊缝根部裂、焊趾裂，有的裂纹用肉眼可以看到，有的则必须借助显微镜才能发现，有的裂纹焊后立即出现，有的则是放置或运行一段时间之后才出现。
1.焊缝裂纹的分类根据裂纹的本质和特征，可分为五种类型：即热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹。
1.1热裂纹热裂纹是在高温情况下产生的，而且是沿奥氏体晶界开裂，就目前的理解，把裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹三类。
（1）结晶裂纹—结晶裂纹的形成期，是在焊缝结晶过程中且温度处在固相线附近的高温阶段，即处于焊缝金属的凝固末期固液共存阶段，由于凝固金属收缩时残存液相不足，致使沿晶开裂，故称结晶裂纹，由于这种裂纹是在焊缝金属凝固过程中产生的，所以也称为凝固裂纹。
结晶裂纹的特征：存在的部位主要在焊缝上，也有少量的在热影响区，最常见的是沿焊缝中心长度方向上开裂，即纵向裂，断口有较明显的氧化色，表面无光泽，也是结晶裂纹在高温下形成的一个特征。
（2）液化裂纹—焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，在多层焊缝的层间金属以及母材近缝区金属中，由于晶间层金属被重新熔化，在一定的收缩应力的作用下，沿奥氏体晶界产生的开裂，称为“液化裂纹”也称“热撕裂”。
液化裂的特征：①易产生在母材近缝区中紧靠熔合线的地方（部分溶化区），或多层焊缝的层间金属中。
②裂纹的走向，在母材近缝区中，裂纹沿过热奥氏体晶间发展；在多层焊缝金属中，裂纹沿原始柱状晶界发展，裂纹的扩展方向，视应力的最大方向而定，可以是横向或纵向；并在多层焊焊缝金属中，液化裂纹可以贯穿层间；在近缝区中的液化裂纹可以穿越熔合线进入焊缝金属中。
高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能
第49卷第4期2021年4月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.4Apr.2021文章编号：0253⁃374X（2021）04-0476-11DOIDOI：10.11908/j.issn.0253-374x.20385论文拓展介绍第4期姜旭，等：高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能方法等相关参数进行分析，发现合理止裂孔位大致为0.5倍的孔径，采用一种腰圆孔具有较高的止裂优势，并且采用附加孔等布置形式能有效地降低孔边应力集中系数［9-11］。
关于止裂孔工艺方面，Duprat 学者通过对普通止裂孔进行冷扩孔在孔边边缘产生残余压应力，从而降低循环应力的平均值来达到增加止裂效果的目的。
同时在冷扩孔后又置入直径稍大的栓钉来降低循环应力幅，进而再次提高疲劳剩余寿命［12］。
杜洪增等［13］在航空结构应用方面研究了铆钉填充止裂孔对构件裂纹止裂的提升作用，但提升效果有限。
传统的钻孔止裂法仅是去除应力高度集中的裂纹尖端，若在较大的应力幅下将在孔边产生新的应力集中点进而出现裂纹再扩展，无法解决根本问题，只能作为一种临时措施。
有日本学者提出了高强螺栓止裂孔法［14］，它是将螺栓施拧对止裂孔边产生挤压力，使螺栓垫板与孔边产生较大摩擦力从而减少循环荷载的应力幅，从而改善止裂效果。
Fisher ［15］在对大量足尺钢梁进行疲劳试验后尝试施以高强螺栓进行止裂，并建议当裂纹长度大于20mm 时可采用此方法。
Roeder ［16］对铆接钢梁桥的纵横梁连接处疲劳裂纹进行高强螺栓修复，结果表明该方法能有效阻止裂纹进一步扩展。
国内学者郭阿明［17］通过有限元方法分析了高强螺栓止裂法对中心裂纹钢板的止裂效果。
因此高强螺栓止裂孔法在加固钢结构疲劳裂纹具有较强的合理性和可行性。
但这些文献尚未对螺栓预紧力的效果进行分析，而且关于这种止裂技术在国内钢桥加固领域研究方面较少。
钢结构焊接裂缝的处理原则
钢结构焊接裂缝的处理原则一、引言钢结构是现代建筑中常用的一种结构形式，其具有强度高、稳定性好等优点，然而在使用过程中，钢结构焊接裂缝的出现会给结构的安全性带来威胁。
因此，处理钢结构焊接裂缝是保障建筑安全的重要措施。
二、钢结构焊接裂缝的成因1. 温度应力：在焊接过程中，由于热量的作用，导致材料发生热胀冷缩现象，从而产生温度应力。
2. 内应力：焊接后材料内部会产生不均匀的应力分布，从而导致内应力。
3. 残余应力：焊接完成后，由于材料收缩不均匀等原因导致残余应力。
三、钢结构焊接裂缝的分类1. 焊缝裂缝：在焊接连接处出现的裂纹。
2. 热影响区裂纹：在热影响区域内出现的裂纹。
3. 内部裂纹：在钢材内部出现的裂纹。
四、处理原则1. 预防为主：采取一系列措施，如合理设计、选用合适的焊接方法和材料等，尽可能减少焊接裂缝的产生。
2. 检测及时：对钢结构进行定期检测，及时发现裂缝并采取措施处理。
3. 选择合适的处理方法：根据裂缝的性质和严重程度选择合适的处理方法，如局部加强、补焊、切割等。
4. 严格执行操作规程：在处理过程中，严格按照操作规程进行操作，确保安全可靠。
五、处理方法1. 局部加强：在裂纹处加装钢板或角钢等加强材料，以增加结构的承载能力。
2. 补焊：对于轻微裂纹可采用补焊方法进行处理。
但要注意补焊后应经过检测确认无裂纹后方可使用。
3. 切割更换：对于严重裂纹或无法修复的情况，需采用切割更换的方式进行处理。
六、结论钢结构焊接裂缝是建筑安全中需要关注和解决的问题。
从预防为主出发，在建筑设计和施工中尽可能减少其产生，同时对已经出现的裂缝及时进行检测和处理，选择合适的处理方法，确保建筑结构的安全可靠。
钢结构常见外观缺陷
常见外观缺陷的预防及处理方法外观缺陷，顾名思义，就是存在于构件表面，目视可见的表面质量问题。
大致可归纳为：不连续、不规则、不彻底。
不连续：这里所说的不连续是指均匀连续物体中的中断，比如：存在于焊缝中的裂纹、咬边、气孔、夹杂、未熔合、未焊透等等；也有存在于构件母材中的，夹层、重皮、麻点、压痕等。
这些不连续有的存在于内部，有的存在于表面。
在此我们只讨论存在于焊缝或母材表面的不连续。
当这些不连续的尺寸或密集度超过了标准的限值，那么它就是缺陷。
就必须对这些缺陷进行修补或加强。
因为存在缺陷的构件会影响构件的使用性能，部分缺陷甚至存在安全隐患。
不规则：这里所说的不规则就是指与理想形态存在偏差。
如：焊瘤、未焊满等不规则的焊缝成型状态；母材因焊接变形而存在的形状偏差。
部分不规则同样会危害构件的使用，如：焊缝上的焊瘤会在焊缝与母材间形成尖锐的缺口，从而产生应力集中，危害焊缝连接的可靠性；工字梁的腹板弯曲变形，会影响工字梁的受力性能，使其承载强度下降。
所以超标的不规则必须按规范处理。
不彻底：这里所说的不彻底是指要求清除、清理的焊渣、飞溅、毛刺等未处理或处理不彻底。
这些质量问题对构件的危害程度虽不如不连续那么严重，但这些存在于构件表面，直观可见的问题，直接影响产品的质量形象。
而且这些毛毛刺刺也不只是影响构件的美观形象，它同样存在潜在危害，如：要对构件表面进行防腐处理时，油漆很难在尖锐的毛刺、锐边上形成漆膜。
焊渣及飞溅也会使漆膜存在断裂或与构件表面分离。
这也使漆膜存在露点，使漆膜保护失效。
这些外观缺陷存在于构件各个表面，而且形态各异。
检查及处理费时费工，而且部分缺陷处理非常困难，对于较复杂的结构件更为明显。
不光是费时费工，还很难取得理想的效果。
思考一下，你会发现：其实这些缺陷大多因不规范的施工造成。
因为在施工时不按工艺要求而产生的，也有生产施工时不仔细对构件造成损伤。
这些看似为了施工省时省工，但岂不知最后要花几倍的时间及人工去处理！；另外在生产处理这些外观缺陷时，常常会遗漏大量典型的外观缺陷未处理、有的缺陷也是多次处理未达标、还有的处理旧缺陷又造成新的缺陷、也有处理过度，造成浪费。
钢结构工程常见质量问题及防治措施PPT
（4）预应力构件就位安装时，孔道灌浆强度不得低于15MPa。
屋架扶直时下弦垫点
1—屋架端头；2—道木墩
三、钢结构焊缝出现裂纹
1．现象 钢结构焊缝焊后出现结晶裂纹、液化裂纹、再热裂纹、氢致延迟裂纹等。焊接裂纹是焊接 接头最危险的缺陷，是导致结构断裂的主要原因。 2．原因分析 （1）钢结构在焊接后，不仅会产生变形，当焊件超厚大于30mm，刚度较大，而且焊缝内部 存在残余应力，以及不合理的装配顺序，焊接工艺不当，焊条含氢超标等，都会使焊缝焊后出 现裂纹。 （2）结晶裂纹是焊缝金属在凝固过程中由冶金因素与力学因素共同作用所致的裂纹，凝固 温度区间越宽越易生成裂纹，其中以碳、硫危害最大。 （3）热影响区液化裂纹是施焊时晶间层物质重新熔化，而局部形成液相，当快速冷却时在 熔合线附近出现的裂纹。
拉索预应力实腹梁截面形式
杆件截面的各种形式
3．压制封头常见的缺陷。 （1）起皱
1）原因分析 加热不均匀，压边力太小或不均匀，上下模间隙太大，曲率不均。
2）防治措施 加热要均匀，压边力大小和模具间隙要合理。 （2）起包
1）原因分析 加热不均匀材质差，上下模间隙太大，压边力太小，压边圈未起作用。
2）防治措施 保证坯料材质合格，加热均匀，模具间隙合理。
（7）孔的变形。 1）原因分析
孔边距弯曲线太近，内侧受压缩变形，外侧受拉伸变形，导致孔的变化。 2）防治措施
保证从孔边到弯曲半径R中心的距离大于一定值。
（8）端部鼓起 1）原因分析
弯曲时，纵向被压缩而缩短，宽度方向伸长，使宽度方向边缘出现突起，这以厚板小角度 弯曲尤为明显。
2）防治措施 在弯曲部位两端预先做成圆弧切口，将毛坯毛刺一边放在弯曲内侧。
（7）钢结构上放线要用钢划针，线宽一般为0.2mm。 （8）把轴线放到已安好的柱顶上，轴线应在柱顶上 三面标出，如下图所示。假定X方向钢柱一侧位移值为a ，另一侧轴线位移值为b，实际上钢柱柱顶偏离轴的位 移值为（a+b）/2，柱顶扭转值为（a-b）/2。沿Y方向 的位移值为c值，应做修正值，通过计算才能如实反映 实际情况。
金属结构补强修复技术
一、金属结构补强修复技术
轴心受拉构件的补强（增加截面积）
轴心受压构件的补强（稳定性）
一、金属结构补强修复技术
固偏 形心 式受
压 构 件 截 面 加
受 弯 构 件 截 面 加 固 形 式
一、金属结构补强修复技术
3.加固构件连接应注意的问题
①应根据结构加固的原因、目的、受力状态、构造及施工条件，并考虑结构 原有的连接方法确定加固构件连接；
一、金属结构补强修复技术
4.裂纹的修复与加固问题
①裂纹产生的原因：结构因材料选择、构造、制造、施工安装不当及荷载 反复作用等，产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤。
②裂纹的危害：降低承载能力；成为钢结构断裂的潜在因素，尤其可能产 生突然断裂；加速腐蚀，降低钢结构的耐久性
③加固原则：降低应力集中程度；避免和减少各类加工缺陷，选择不产生 较大残余拉应力的制作工艺和构造形式，以及采用厚度尽可能小的轧制板件。
②同一受力部位连接的加固中，刚度和连接方式相差不应过大，但仅考虑其 中刚度较大的连接(如焊缝)承受全部作用力时除外；
③采用焊缝连接时，应充分考虑焊接工艺对结构的影响； ④螺栓或铆钉需要更换或新增加固连接时，应首先考虑采用适宜直径的高强 度螺栓连接，当负荷下进行结构加固需要拆除结构原有受力螺栓、铆钉或增加 扩大钉孔时，除应设计计算结构原有和加固连接件的承载能力外还必须校核板 件的净截面面积。 ⑤当用摩擦型高强度螺栓部分地更换结构连接的铆钉，从而组成高强度螺栓 和铆钉的混合连接时，应考虑原有铆钉连接的受力状况，为保证连接受力的匀 称，宜将缺损铆钉和与其相对应布置的非缺损铆钉一并更换。 ⑥焊缝连接加固时，新增焊缝应尽可能地布置在应力集中最小、远离原构件 的变截面以及缺口、加劲肋的截面处。
钢结构、砌体结构破坏或倒塌主要成因,加固方法
3.1变形裂缝破坏类型及加固方法[6]
•3.1.1温度裂缝及其加固方法 •温度裂缝是由物体的热胀冷缩效应引 起的，其通常出现在房屋顶部两端的 砌体门、窗洞口，常见的有一端宽另 一端细或者两端细中间宽的斜裂缝、 两端细中间宽的水平裂缝以及缝宽变 化不明显的纵向缝。通常说来，温度 裂缝对结构安全不会带来很大影响， 主要影响美观并且可能会导致墙体渗 水，对其可采用沿裂缝构造配置钢筋 网片的方法，防止裂缝反复出现
砌体结构加固案例：震后多层砌体结构的加固设计[8]
3、加固措施：受损墙体的加固采用钢筋网水泥砂浆面层加固法, 先在开裂墙体表 面绑扎直径φ6、间距300 ×300 的钢筋网, 然后在其表面抹压30 厚的 水泥砂浆;对面层加固后抗震承载力仍无法满足要求的破坏极其严重的墙体, 采用能 大幅提高墙体抗震能力的混凝土板墙加固法;结构整体性的加强可采用外加钢筋混 凝土构造柱连同圈梁加固。
2.3 改变结构计算图形
2.3 改变结构计算图形
改变结构计算图形的工程案例[3]
改变结构计算图形的工程案例[3]
2.4构件截面加固[4]
•构件截面加固的实质是通过增加构件截面面积，加大构件 刚度，实现钢框架整体承载能力的提高。构件截面加固方法 主要有将工字形截面改为箱形截面，翼缘外侧贴焊钢板，外 粘钢板、碳纤维布加固等。
3.2意外灾害破坏的原因及加固方法[6]
•3.2.1砌体房屋在其生命周期内，有可能会遭受来自外界的各种自然和人为的灾害， 如地震、爆炸、火灾、洪水、滑坡等。这些灾害的发生及其强度具有很大的偶然性 ，其作用于砌体房屋，必然会引起砌体房屋产生不同程度的损坏，使结构的安全性 、适应性和耐久性大大降低，甚至使结构的承载能力[6]
•3.1.3承载力裂缝及其加固方法：
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1、清洗裂纹两边各80mm以上范围内板面油污至洁净的金属面；
2、用碳弧气刨或风铲将裂纹边缘加工出坡口，直达裂纹端部的临时止裂钻孔。坡口形式根据板厚和施工条件按现行《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》的要求选用；
3、将裂纹两侧及端部金属预热至100℃～150℃，并在焊接过程中保持此温度；
5、根据拟定的方案实施裂纹的修复加固。
裂纹的修复方法
1.裂纹的临时止裂措施
在裂纹端外顺其可能的扩展方向（0.5~1.0）t处钻孔（t为构件的板厚），孔的直径约取1.0t。使裂纹端部的应力集中大为减弱，缓解裂纹继续扩展的趋势。
裂纹的修复加固方法大体可分为：焊补法修复、嵌板法修复和附加盖板法修复等。
裂纹的焊补法修复
4、嵌板定位后，将孔口四角区域预热至100~150℃，按顺序采用分段分层逆向焊法施焊；
5、检查焊缝质量，打磨焊缝余高，使之与原构件表面齐平。
裂纹的附加盖板修复法
受力关键部分的裂纹和裂纹较集中不宜采用嵌板法修复的部位，用附加盖板修复。采用双层盖板，裂纹两端仍需钻孔止裂，暂时阻止裂纹扩展。
盖板用焊接连接时，设法将加固盖板压紧，其厚度与原板等厚，焊脚尺寸等于板厚，盖板的尺寸和焊接顺序参照嵌板法执行。
裂纹修复的步骤
1、分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换；对需要进行修复加固的带裂纹的构件，应采用临时性应急措施，以防止裂纹的进一步扩展。
2、对带裂纹的构件进行疲劳验算。钢构
3、进行裂纹的可扩展性评估，了解裂纹的稳定性情况。
4、针对裂纹的不同稳定性进行修复加固设计，并在此基础上拟定裂纹的修复加固具体方案。
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。
4、采用与母材相匹配的低氢型焊条或超低氢型焊条施焊；钢结构
5、尽可能用小直径焊条以分层逆向焊施焊，每一焊道焊完后宜立即锤击；
6、按设计和《钢结构工程施工及验收规范》的要求验收焊缝质量；
7、对承受动力荷载的构件，焊补后其表面应磨光，使之与原构件表面齐平，磨削痕迹线应大体与裂纹切线方向垂直；
8、对重要结构或厚板构件，焊补后应立即进行退火处理。
裂纹的嵌板法修复
适用于网状、分叉裂纹区和有破裂、过烧或烧穿等缺陷的梁、柱腹板部位裂纹。
1、检查确定缺陷的范围；
2、将缺陷部位切除，宜切成带圆角的矩形孔、切除部分的尺寸均应比缺陷范围的尺寸大100mm；
3、用等厚度同材质的嵌板嵌入切除部位，嵌入板的长宽边缘与切除孔间二个边应留有2~4mm的间隙，并将其边缘加工成对接焊缝要求的坡口形式；